هل نعيش في نظام نجمي غير عادي؟ يحاول علماء الفلك معرفة ما إذا كان النظام الشمسي فريدًا مقارنة بالنجوم الأخرى والكواكب التي تدور حولها، وقد اتخذوا للتو خطوة كبيرة نحو الإجابة على اللغز الكوني القديم.
أمضى فريق دولي من علماء الفلك الباحثين عن الكواكب ثلاث سنوات في تحليل آلاف القياسات لحساب كتل 120 كوكبًا خارجيًا مؤكدًا، بالإضافة إلى ستة كواكب مرشحة، منتشرة عبر السماء الشمالية. والنتيجة هي كتالوج شامل يوضح بالتفصيل مدى غرابة هذه العوالم الغريبة وكيفية مقارنتها بنظامنا النجمي. وترد تفاصيل النتائج في ملحق مجلة الفيزياء الفلكية.
باستخدام القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا بالتعاون مع مرصد WM Keck في موناكيا، هاواي، يضم الكتالوج الذي تم إصداره حديثًا مجموعة واسعة من الكواكب التي تدور حول أنواع مختلفة من النجوم. وقال ستيفن كين، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد والباحث الرئيسي في مسح TESS-Keck، في مقالة: “بهذه المعلومات، يمكننا أن نبدأ في الإجابة على الأسئلة حول مكان نظامنا الشمسي في النسيج الكبير لأنظمة الكواكب الأخرى”. إفادة.
إحدى الأجسام الغريبة في الكتالوج هي كوكب نبتون الفرعي ذو كثافة عالية بشكل غير عادي، مما يجعله ضخمًا للغاية وصغيرًا بشكل مدهش. يبلغ حجم هذا الكوكب الخارجي، المُسمى TOI-1824 b، ما يقرب من 19 مرة كتلة الأرض، ولكنه يبلغ 2.6 مرة فقط حجم كوكبنا الأصلي، مما يعني أنه يحمل كمية كبيرة من الكتلة في جسم مضغوط بإحكام. وأوضح جوزيف ميرفي، وهو طالب دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز ومؤلف مشارك في الدراسة: “الكواكب المماثلة في الحجم عادة ما تكون كتلتها ما بين 6 إلى 12 مرة كتلة الأرض تقريبًا”. قد يكون لهذا “الكوكب الخارجي الغريب” كما يشير إليه ميرفي نواة شبيهة بالأرض محاطة بغلاف جوي رقيق بشكل غير عادي يهيمن عليه الهيدروجين، أو يمكن أن يكون له نواة غنية بالمياه تحت غلاف جوي بخاري.
مثال متطرف آخر هو الأرض الفائقة التي تكون قريبة جدًا من نجمها المضيف، وتكمل دورة واحدة في أقل من 12 ساعة. يدور TOI-1798 c حول نجم قزم برتقالي، إلى جانب كوكب آخر، TOI-1798 b، وهو كوكب فرعي من نبتون يبلغ مداره حوالي ثمانية أيام.
“في حين أن غالبية الكواكب التي نعرفها اليوم تدور حول نجمها بشكل أسرع من دوران عطارد حول الشمس، فإن الفترات القصيرة جدًا (USPs) تأخذ هذا إلى أقصى الحدود”، هذا ما قاله أليكس بولانسكي، طالب الدراسات العليا في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كانساس، والمؤلف الرئيسي للكتاب. وقالت الورقة في بيان. “يدور TOI-1798 c حول نجمه بسرعة كبيرة بحيث تدوم سنة واحدة على هذا الكوكب أقل من نصف يوم على الأرض.”
من المحتمل أن تكون الأرض العملاقة قد فقدت أي غلاف جوي كانت قد شكلته في البداية بسبب بيئتها القاسية وتعرضها الوثيق لإشعاع نجمها.
واكتشف فريق علماء الفلك أيضًا كوكبين جديدين يدوران حول نجم مثل شمسنا، أحدهما كوكب يقع تحت زحل بكتلة ونصف قطر يقعان في مكان ما بين كتلتي نبتون وزحل. ويستغرق TOI-1386 b، كما هو معروف، 26 يومًا فقط للدوران حول نجمه، بينما يستغرق الكوكب المجاور له، ذو الكتلة القريبة من كتلة زحل، 227 يومًا للدوران حول نفس النجم.
“هناك جدل مستمر حول ما إذا كانت الكواكب الموجودة تحت زحل نادرة حقًا، أو ما إذا كنا سيئين في العثور على كواكب مثل هذه،” ميشيل هيل، طالبة دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا والمؤلفة الرئيسية لاستطلاع ذي صلة. ورقوقال في بيان. “لذا، فإن هذا الكوكب، TOI-1386 b، يعد إضافة مهمة لهذه التركيبة السكانية للكواكب.”
الكواكب نفسها غير مرئية في البيانات، ولكن لها تأثير واضح على النجوم المضيفة لها. أثناء مداراتها، تسحب الكواكب نجومها المضيفة، مما يتسبب في تمايل النجوم. يمكن لعلماء الفلك رؤية النجوم وهي تتمايل لأن ضوءها المرئي يتحول إلى اللون الأزرق قليلاً عندما تتحرك نحو التلسكوب، ويتحول الضوء إلى اللون الأحمر قليلاً عندما تبتعد عن التلسكوب. يُعرف هذا بتأثير دوبلر، عندما يكون هناك تغيير في تردد الصوت أو الضوء أو الموجات الأخرى من مصدر يتحرك بالنسبة لمراقبه.
باستخدام قياسات السرعة الشعاعية (RV)، لا يستطيع علماء الفلك اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول نجم فحسب، بل يمكنهم أيضًا معرفة المزيد عن خصائص الكوكب، بما في ذلك كتلته. ومع المسوحات المستمرة للسماء، يمكننا أن نتوقع المزيد من الكتالوجات مثل هذا الذي يعرض الميزات الغريبة للعوالم الغريبة المحيطة.
“لا يزال هناك الآلاف من الكواكب غير المؤكدة من مهمة TESS وحدها، لذا فإن الإطلاقات الكبيرة للكواكب الجديدة مثل هذه ستصبح أكثر شيوعًا حيث يعمل علماء الفلك على التعامل مع تنوع العوالم التي نراها اليوم”، كما يقول إيان كروسفيلد، الأستاذ المشارك في جامعة كاليفورنيا. وقال عالم الفيزياء والفلك في جامعة كانساس، والمؤلف المشارك في الدراسة، في بيان.
أكثر: يقترح علماء الفلك أن الكوكب الخارجي المكتشف حديثًا قد يكون له درجات حرارة تشبه الأرض